Wie „schlau“ sich Pflanzen vermehren

Dass Blumen und andere Pflanzen sich durch die Übertragung von Pollen fortpflanzen weiß man. Doch wie funktioniert das genau? Welche Prozesse und Faktoren spielen eine entscheidende Rolle? Das sind bisher unbeantwortete Fragen, mit denen sich Biologen in ihrer Grundlagenforschung beschäftigen.

Wissenschaftler der Universität Bremen haben jetzt herausgefunden, dass bei der Befruchtung von Blütenpflanzen das Gas Ethylen eine wichtige Rolle spielt. Ihre neuen Erkenntnisse sind ein wichtiger Schritt zum besseren Verständnis der pflanzlichen Reproduktion und könnten langfristig einen Beitrag zur Ertragssteigerung von Nutzpflanzen leisten. Ihre Ergebnisse haben die Professorin Rita Groß-Hardt und ihre Arbeitsgruppe vom Fachbereich Biologie/Chemie jetzt in der aktuellen Ausgabe der international renommierten Fachzeitschrift „Developmental Cell“ veröffentlicht.

Ethylen beschleunigt Alterungsprozesse bei Pflanzen

Das von Pflanzen gebildete Gas Ethylen beschleunigt Alterungsprozesse bei Pflanzen – etwa, wenn Blütenblätter anfangen zu welken. Industriell nutzt man es, um unreif geerntete Früchte wie Bananen kontrolliert reifen zu lassen, damit sie gelb in die Supermarktregale gelangen. Um die neuen Erkenntnisse der Biologen zu verstehen, muss man den Reproduktionsprozess unter dem Mikroskop im Detail betrachten: In Pflanzen werden die Spermazellen in Pollen transportiert. Im Laufe des Reproduktionsprozesses wachsen sie zu langen so genannten Pollenschläuchen aus. Hunderte von ihnen machen sich auf den Weg zu den Samenanlagen der Pflanze, in denen sich je eine reife Eizelle befindet.

Die Pollenschläuche werden dabei von Botenstoffen angelockt, die von so genannten Synergiden (Eizellnachbarzellen) gebildet werden. Der erste Pollenschlauch, der sein Ziel erreicht, platzt auf und entlässt die für die Befruchtung nötigen Spermazellen. Danach sterben die Synergiden ab, so dass keine weiteren Pollenschläuche angelockt werden können. Auf diese Weise wird sichergestellt, dass der sich nun entwickelnde Same nur von einem „Vater“ abstammt.

„Bislang war unklar, wie es von der erfolgreichen Befruchtung zum Absterben der Synergiden kommt“, sagt Professorin Rita Groß-Hardt. „Meine Mitarbeiter, allen voran Dr. Ronny Völz, haben verschiedene Experimente durchgeführt, die zeigen, dass die Befruchtung in den Samenanlagen zur Bildung von Ethylen führt. Interessanterweise löst das Gas ein gezieltes Absterben der Synergiden aus, während andere Zellen der Samenanlage keinen Schaden nehmen“, so die Biologin.

Rita Groß-Hardt ist seit Anfang April 2013 am Fachbereich Biologie/Chemie der Universität Bremen als Professorin tätig. Dort leitet sie die Abteilung für Molekulare Genetik der Pflanzen.

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Universität Bremen
Fachbereich Biologie/Chemie
Prof. Dr. Rita Groß-Hardt
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